厭氧氨氧化污水處理工藝及其實際應用研究進展

馮 雷

（山東中科恒源環境工程有限公司,山東 淄博 255000）

0 引言

除COD外，水質控制的另一個重要指標是氮含量。在工業社會發展的前提下，水體富營養化問題日益嚴重。因此，目前水處理技術的研究重點是氮污染的控制與控制。傳統的污水處理一般是硝化反硝化反硝化過程，需要額外的碳源和堿，不僅運行費用較高，而且還可能造成二次污染，影響脫氮處理效果。隨著科學技術的不斷進步，人們逐漸開始關注新的生物脫氮技術，該項技術由于其具有獨特的高效率、低消耗特點，厭氧氨氧化技術應運而生，并逐漸發展和應用。

1 厭氧氨氧化反應機理

據相關學者調查研究表明，厭氧氨氧化技術主要是指在厭氧環境下，將亞硝酸氮（NO2-N）作為電子受體，將氨氮（NH4+N）作為電子供體，然后在將HCO3-和CO2作為碳源，利用厭氧氨氧化菌將氨氮氧化成氮氣（N2）的一個過程。在此過程中，勢必會生成一定量的羥氨（NH2OH）和聯氨（N2H4），所以還應該對該過程進行不斷地提升和完善，具體的反應公式如下：

根據以上的反應方程公式，我們可以得出厭氧氨氧化技術的原理:在厭氧氨氧化反應中會消耗一定量的HCO3-和CO2，而沒有增加額外的碳源，這樣不僅能有效地實現節約成本，而且還可以有效防止反應中產生的兩種污染；反應過程產生幾乎沒有N2O，可以有效地避免傳統的溫室氣體排放造成的脫氮；生產堿的反應過程為零，無需添加中和試劑，更環保。此外，該技術還具有泥生產少、節省耗氧量等優點，具有可持續開發利用的意義。

2 厭氧氨氧化污水處理工藝

2.1 亞硝化厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化是污水處理中最常用的氧氨氧化工藝之一。在廢水處理過程中，主要分為兩個階段，兩個階段分別在不同的容器中進行。第一個是硝化階段，將對氨氮轉化為亞硝酸鹽氨污水50%，厭氧氨氧化二階段，對污水中殘余元素氨和氮元素厭氧氨氧化反應的亞硝酸鹽氮轉化為生產，從而達到去除氨氮的目的。亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有四大優勢，首先是通過硝化和厭氧氨氧化過程中會產生亞硝氨，這種物質是一種堿性物質，與厭氧水產生一定的碳酸氫鹽，從而實現酸堿中和，它可以幫助實現水的酸堿平衡，然后硝化厭氧氨氧化廢水處理，由于在不同的容器中的反應過程，和在不同環境下的反應容器，功能菌提供了自身成長更合適的環境，這是水可以減少物質對厭氧氨氧化菌的抑制作用。另一種是利用污水處理硝化厭氧氨氧化工藝，雖然屬于一種組合工藝，但運行過程非常簡單，需要更廣泛的ph值，最后，在污水處理中通過硝化厭氧氨氧化工藝降低了這些溫室氣體排放的N2O和NO，由于這些優勢的存在，亞硝化厭氧氨氧化工藝已成為廢水處理中不可缺少的技術。

2.2 全自氧脫氨工藝

全自氧氨法的英文CANON的簡稱，在使用氧氨氮對廢水處理的全過程當中，主要是通過溶解氧的控制實現硝化和厭氧氨氧化，而且在污水處理過程中，自養菌可以把水中的氨元素和氮元素都分別轉化成氮氣。在污水處理過程中，由于整個過程都是在微氧環境下進行的，通過亞硝化細菌的化學反應產生的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的剩余厭氧氧化反應生成氮，在整個反應過程中，由于亞硝酸鹽氧化菌和厭氧氨氧化菌屬于自養菌的范疇，沒有必要在全自養脫氮廢水處理過程中繼續添加外源有機物，只是需要全程都在無機自養環境中。但由于整個自氧氨工藝在污水處理中，更容易受到硝酸鹽細菌的干擾，因此污水處理必須充分的自氧氨工藝操作條件得到嚴格控制，從而達到氧和亞硝酸鹽的平衡。

3 厭氧氨氧化污水處理的應用

隨著相關科學研究者對厭氧氨氧化技術的不斷深入研究，目前已經成功地實現了多種實際廢水處理中的應用，如生活污水、焦化廢水、市政污泥液、廁所水、垃圾滲濾液以及味精廢水的有效處理，逐步處理領域推廣使用其他廢水。但目前，對于一些制藥、水產養殖等高氨工業領域，厭氧氨氧化技術在廢水處理中的應用還比較少，這也是今后努力的方向。下面選取幾種典型的厭氧氨氧化廢水處理實際應用效果，供參考。

3.1 污泥液廢水處理

在利用厭氧氨對污泥也廢水進行處理的過程中，最為典型的主要包括了污泥壓濾液和污泥消化液，通常情況下溫度應該控制在30到37攝氏度，而酸堿值應該控制7.0到8.5之間，因為只有在此PH值和溫度條件下才最有利于厭氧氧化菌的生長。一些國外研究學者對該項處理技術進行了長時間的反復研究，在2002年的時候終于形成了世界上的亞硝化-厭氧氨氧化組合反應器，并進一步將該反應器應用到了Dokhaven污水處理廠當中。從此以后，歐洲各個國家對利用厭氧氨氧化技術對污泥也廢水的處理展開了大量的研究和試驗，由于該項技術具有水溫高、水量小且低碳氮和高氨氮等各項特征，其實這也是厭氧氨氧化技術利用的最初處理對象。所以，世界上大多數厭氧氨氧化工程都是由污泥液處理而成，有著相當成熟的經驗。但由于技術條件的限制，厭氧氨氧化過程中硫化物的影響及減少排放的措施在今后的研究和實際開發中還需要解決一些技術問題。

3.2 垃圾滲濾液處理

垃圾滲濾液的特點是氨含量高、有機物濃度高、水質變化、易含有重金屬等有毒物質，是一種復雜的污水成分。氨氮濃度一般2000mg/L，與垃圾收集時間的增加會越來越高。對一些學者對垃圾填埋場滲濾液進行了研究，發現了厭氧氨浸滲不足的現象，這使得厭氧氨氧化技術在處理中成為可能。從垃圾填埋場滲濾液的研究由厭氧氨氧化技術在治療角度，大多采用短程硝化-厭氧氨氧化過程中，一些新的技術已被嘗試過，但因為它含有大量的有毒物質，很容易使厭氧氨氧化活性的抑制作用。對于有效穩定的運行性能，還需要有效調節和抑制微生物菌群中的滲濾液等，還需要研究和優化相關技術。

3.3 城市生活污水處理

隨著我國社會經濟的快速發展和城市化進程的不斷加快，城市工業污水和生活污水的產生也越來越多，想要對這些污水進行有效的處理，更好地實現城市的可持續發展，就必須選用一種處理效果非常好的污水處理技術，并將處理后的水進行再次回收利用，這一問題已經成為我國目前一個迫切需要解決的問題。由于城市污水當中含有大量的磷酸鹽、有機碳以及氨氮等各種物質，而這樣的水環境剛好是脫氮微生物生長繁殖的最佳環境，所以在對污水的處理過程中應該充分利用其進行污水的有效凈化和回收利用，從而實現污水廠能源的自給。但是子啊具體使用的時候，如果水溫過低，特別是在冬季環境下，利用該項技術對污水進行處理就存在一定的困難。雖然國外這方面的研究學者Lotti等多位專家對這一問題有了很大的突破，還對中試（4m3，19℃±1℃）的階段性的相關研究也取得了很大的進展，實現污水處理廠的能源自給是存在一定的希望，但是在實際應用的時候，可以會受到各種外界因素的影響，比如如何實現全體擴增或者是在溫度比較低的環境下怎樣才能有效提升菌群的活性等等一系列問題都是在未來研究路上需要解決的問題，只有很好地解決了這些問題才能有效實現對城市污水的有效處理和循環利用。

3.4 畜禽養殖污水處理

該污水具有成分復雜、COD濃度高、水質波動大以及有機氮含量高等多種特點。采用傳統的脫氮技術處理畜禽廢水，不僅能耗高，而且需要添加碳源，脫氮效果不理想。現代厭氧氨氧化工藝具有傳統工藝的優點，有望成為處理此類廢水的替代技術。目前，在對畜禽飼養過程中所產生的廢水利用厭氧技術進行處理的事后，在操作上仍存在問題，需要進一步優化工藝，找出消除厭氧氨氧化菌的生長障礙的對策，以便在畜禽廢水處理領域發揮其最佳效率。

4 結束語

總而言之，在現如今工業化快速發展的今天，給水環境帶來了越來越大的壓力，只有對各種污水處理技術進行不斷地提升與創新，才能實現水資源的循環利用，實現城市的可持續發展。

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